ワシントンDC - 膵臓がんは最も致死率の高いがんの 1 つであり、米国では次のように推定されています。 88％以上 診断から 5 年以内にこの病気が原因で死亡する人がいます。この予後が暗い理由の 1 つは、膵臓がんの大部分が、病気が体の他の部分にすでに広がっているか転移した後に診断されることです。もう 1 つの理由は、膵臓がんは標準的な抗がん剤に耐性があることが多いため、特に治療が難しいことです。
国立研究開発法人医用画像生命工学研究所 (ニビブ） 資金提供を受けた研究者たちは、この致命的な病気を治療する新しい方法を開発しています。彼らの 研究、最近出版された ネイチャーバイオメディカルエンジニアリングらは、複数の膵臓がんマウスモデルにおいて、注射可能な放射性ゲルと全身化学療法を組み合わせた。この治療により、評価されたすべてのモデルで腫瘍が退縮しました。これは、この遺伝的に多様で悪性度の高いタイプの癌にとっては前例のない結果でした。
「放射線治療は通常、体外から照射されるため、健康な組織が放射線にさらされ、腫瘍が受ける線量が制限され、最終的にはその有効性が制限されます」とNIBIBの発見科学・技術部門ディレクターのデビッド・ランプラ博士は述べた。 「この前臨床研究で調査された放射性生体材料は腫瘍に直接注入できるため、局所的なアプローチが可能になります。さらに、この生分解性生体材料により、他の埋め込み型放射線治療よりも高い累積放射線量が可能になります。」
小線源療法（放射線源を体内に配置する方法）は、いくつかの異なる種類のがんの治療に使用できます。たとえば、早期の前立腺がんは、放射性物質を含む多数の小さな金属シードを前立腺に埋め込む「シード」近接照射療法で治療できます。これらのシードは健康な組織の放射線曝露を制限することができますが、その金属製のケースは、癌細胞を殺すのにより効果的なアルファおよびベータエミッターとして知られる強力な放射線粒子の使用を防ぎます。さらに、サイズが小さいため、前立腺がんの治療には通常約 100 個のシードが必要です (各シードには注射が必要です)。現在までのところ、小線源療法アプローチは膵臓がん患者の臨床転帰を改善していません。
現在の研究では、新しいタイプの小線源療法を研究しています。研究著者らは、金属シードやカテーテルを使用して放射線を照射する代わりに、腫瘍に直接注入する放射性生体高分子の使用を研究している。生体高分子は生分解性に加えて、室温で液体から体温まで温められるとゲル状の状態に変化するという独特の特性を持っています。生体高分子は固化すると腫瘍内に留まり、周囲の健康な組織には容易に広がりません。
「私たちの生体高分子は、私たちの体全体の結合組織に存在する豊富なタンパク質であるエラスチンに由来しています」と、デューク大学でこの研究を行った筆頭著者のジェフ・シャール博士は説明しました。 「この生体高分子の組成を調整することで、液体からゲルに転移する正確な温度を制御できます。また、放射性ポリマーを保護金属シード内に閉じ込めていないため、異なる、より強力な同位体を使用することができ、従来のシード近接照射療法よりも高い放射線量を照射することができます。」
この概念実証治療で使用される放射性同位体はヨウ素 131 (または I-131) で、ベータ粒子として知られる高エネルギー粒子を放出します。ベータ粒子は DNA 損傷を引き起こし、放射線照射を受けた細胞を死滅させますが、遠くまで到達することはできず、わずか数ミリメートルです (そのため、オフターゲット毒性は限定的です)。シャール氏によると、ヨウ素131は何十年にもわたって甲状腺がんの治療に使用されており、安全性プロファイルが十分に確立されているという。
この研究で評価された前臨床治療計画。放射性生体高分子（131I-ELP、ELPはエラスチン様ポリペプチドの略）を膵臓腫瘍に注射し、放射線増感化学療法薬パクリタキセルを全身に送達します。クレジット: チルコティ研究室
膵臓がんは、放射線と放射線の効果を高める特定の化学療法剤を組み合わせて治療されることがあります。これらの「放射線増感」薬は、特に細胞の DNA が露出した場合に、細胞の複製プロセスを延長することによって作用するとシャール氏は説明した。露出した DNA は放射線に対する感受性が高く、放射線によって修復不能な損傷を受ける可能性が高く、最終的には細胞死につながります。
パクリタキセルとして知られる放射線増感化学療法剤と組み合わせて、研究著者らは、膵臓がんのさまざまな側面（例、一般的な変異、腫瘍の特徴、腫瘍密度、治療抵抗性）を反映するように慎重に選択されたいくつかの異なる膵臓がんモデルで放射性生体高分子を評価した。テストしたすべてのモデルの中で、ほぼすべてのマウスが反応しました。これは、腫瘍が縮小するか完全に消失したことを意味します。 「私たちのモデルで確認された応答率は前例のないものでした」とシャール氏は言います。 「文献を徹底的に検討した結果、遺伝的に多様な複数の膵臓がんモデルにおいてこれほど強力な反応を示す別の治療法はまだ見つかっていません。」さらに、一部のマウスでは、研究期間中に腫瘍が再発しませんでした。
研究著者らが現在の臨床治療計画（パクリタキセルと外部ビーム照射）を評価したところ、奏効率はそれほど印象的ではありませんでした。腫瘍の縮小や消失ではなく、腫瘍の増殖速度が阻害されただけでした。 「短時間で照射される外部ビーム照射とは異なり、私たちの近接照射療法アプローチは継続的に放射線を照射します」とシャール氏は説明しました。 「私たちは、この継続的なベータ粒子放射線が腫瘍の微小環境を変化させ、パクリタキセルが腫瘍核へよりよく浸透できるようにして、相乗的な治療効果を可能にすることを発見しました。」
重要なのは、研究者らは研究の過程で急性毒性の問題を一切観察せず、マウスの重要な器官に無視できる量の放射能が蓄積したことである。彼らは持っている 以前に報告された 放射性生体高分子は安全に生分解され、ゲルの半減期 (約 95 日) は I-131 の半減期 (約 XNUMX 日) をはるかに超えています。
著者らは転移性疾患における治療法を評価していないが、そのアプローチの性質上、他の臓器の腫瘍塊など、複数の場所へのバイオポリマー注射が可能となるだろう。この研究はまだ前臨床段階にあるが、研究著者らはこの治療を前進させるために取り組んでいる。 「私たちのグループは臨床研究者と協力して、より大型の動物モデルにおける内視鏡誘導送達のためのシステムを開発、最適化してきました」と主著者でデューク大学生物医工学部教授のアシュトーシュ・チルコティ博士は述べた。 「しかし、これや新しい治療法を患者に投与する際の課題は、臨床試験を通じてそれを実施するためのサポートを見つけることです。」
この研究は、NIBIB からの助成金 (R01EB000188) および国立がん研究所 (NCI; 助成金 R35CA197616) からの助成金によって支援されました。
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